淺析尾氣分析在汽車維修中的運(yùn)用

張賢棟，倪晉挺，王波，曹義結(jié)

（安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系，安徽 蕪湖 241002 ）

引言

我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常迅速，汽車已經(jīng)走入尋常百姓家。隨著汽車井噴式增多，汽車尾氣帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。汽車尾氣中含有HC、CO、NOX等有害氣體和CO2、H20、O2等無(wú)害氣體。尾氣中各成分的含量直接反映了可燃混合氣燃燒情況的好壞。

通過(guò)尾氣分析可以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況，如果發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，尾氣排放必然偏離正常值。通過(guò)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下尾氣中不同氣體成分的含量，可判斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障所在的部位。

1 尾氣主要成分及產(chǎn)生機(jī)理

電噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的是汽油和空氣的可燃混合氣，電腦根據(jù)空氣流量計(jì)測(cè)得的數(shù)據(jù)，控制噴油量。HC是未完全燃燒的燃料，當(dāng)空燃比在14.7附近的時(shí)候燃燒比較完全，尾氣中的HC含量最低。CO2是可燃混合氣充分燃燒的產(chǎn)物，其含量的高低直接反映出混合氣燃燒的好壞，燃燒的越完全CO2的含量就越高。CO的產(chǎn)生是在混合氣中氧氣含量不足的情況不完全燃所形成的產(chǎn)物，空燃比越小，氧氣越少時(shí)，CO生成就越多，尾氣中CO的含量就越高。CO對(duì)人體的危害極大，容易造成中毒，導(dǎo)致窒息。NOX是空氣中的 N2與O2在高溫富氧的條件下反應(yīng)產(chǎn)生的NO、NO2等混合物的總稱?；旌蠚庠较?，溫度越高，NOX的含量就越多。

2 尾氣分析儀的使用（雙怠速法）

目前我們常用的是不分光紅外線五氣廢氣分析儀，可以檢測(cè)尾氣中 HC、CO、CO2、O2和 NO，它是利用廢氣中的氣體可以吸收特定波長(zhǎng)的紅外線，測(cè)得某種廢氣的含量。

操作方法如下：接通電源，預(yù)熱30分鐘，進(jìn)行設(shè)備自檢。將被測(cè)車輛運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到正常工作溫度。將發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速狀態(tài)加速到0.7倍額定轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)30s后降到高怠速狀態(tài)(2500r/min左右)。把取樣探頭插入排氣管，深度至少40cm，維持15s，讀取30s內(nèi)平均值。從高怠速降至怠速狀態(tài)15s后，讀取30s內(nèi)平均值[1]。

3 尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)及異常分析

HC的數(shù)值高，主要說(shuō)明燃油沒(méi)有充分燃燒或失火[2]。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)尾氣中HC的讀數(shù)應(yīng)該不超過(guò)55×10-6。如果超過(guò)限值，說(shuō)明燃油沒(méi)有充分燃燒。氣缸壓力過(guò)低、冷卻液溫度過(guò)低、混合氣泄漏到曲軸箱、混合氣過(guò)濃、點(diǎn)火不正時(shí)、火花塞間歇性不跳火或火花弱、水溫傳感器故障、噴油器漏油、燃油壓力調(diào)節(jié)器損壞、壓力過(guò)高等因素都將導(dǎo)致HC讀數(shù)過(guò)高[3]。

CO的正常值應(yīng)不超過(guò)0.5%。讀數(shù)越接近零，說(shuō)明混合氣燃燒充分。C0的含量過(guò)高，說(shuō)明混合氣過(guò)濃，考慮燃料供給系統(tǒng)可能存在故障?？赡艿脑蛴袊娪妥炻┯?、燃油壓力過(guò)高、空氣濾清器不潔凈、EGR閥泄漏。

CO2的正常數(shù)值一般在13.8%～15%之間。該數(shù)值的高低可以反映出發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率?？扇蓟旌蠚馊紵酵耆珻O2的讀數(shù)就越高。當(dāng)排氣管尾部的CO2低于12%時(shí)，需要結(jié)合HC、CO等濃度來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣濃度是過(guò)濃還是過(guò)稀[4]。所有導(dǎo)致混合氣過(guò)濃或過(guò)稀的原因都會(huì)造成CO2值的偏低。

O2的含量可以作為空燃比最直接的反饋指標(biāo)。尾氣中O2的含量應(yīng)為1%～2%。O2的讀數(shù)小于1%，說(shuō)明混合氣過(guò)濃；O2的讀數(shù)大于2%，表示混合氣太稀[5]。如果測(cè)得CO、HC濃度高，CO2、O2濃度低，則表明發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣過(guò)濃。HC和O2的讀數(shù)高，則表明點(diǎn)火系統(tǒng)工作不良、混合氣過(guò)稀，而引起失火。

4 故障案例分析

4.1 案例1

一輛奇瑞 E3轎車，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，經(jīng)常熄火。讀取故障代碼，無(wú)故障碼。用尾氣分析儀進(jìn)行檢測(cè)，HC、CO、CO2、O2分別為 280×10-6、0.5%、14.6%、2.7%。由此看出HC和O2都較高，CO值較低而CO2趨于最大值。分析可得混合氣燃燒充分，點(diǎn)火系統(tǒng)也正常，混合氣偏稀，因此檢查空氣供給系和燃油供給系著。檢查燃油供給系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)故障，燃油壓力正常，噴油器霧化良好。檢查進(jìn)氣系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)空氣流量計(jì)后面的真空管脫落。重新連接真空管，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，故障消失，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常。再次用尾氣分析儀進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果HC為51×10-6、CO為0.26%、CO2為15%、O2為1.2%，測(cè)量結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)。本案例由于真空管脫落，使額外的空氣進(jìn)入汽缸，這部分空氣未經(jīng)空氣流量計(jì)檢測(cè)，造成混合氣過(guò)稀，排氣中剩余大量氧氣，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，容易熄火。

4.2 案例2

2012款捷達(dá)轎車行駛了3萬(wàn)公里，冷起動(dòng)困難，但是起動(dòng)后隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的升高，出現(xiàn)加速無(wú)力的現(xiàn)象。冷起動(dòng)過(guò)程中電腦根據(jù)冷卻液溫度傳感器控制噴油量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)懷疑是冷卻液溫度傳感器失準(zhǔn)造成的混合氣過(guò)稀的故障。首先使用KT660解碼儀讀取故障碼，顯示無(wú)故障碼；然后讀取數(shù)據(jù)流，比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，無(wú)異常。維修技師用尾氣分析儀檢查，數(shù)據(jù)顯示CO為0.3%，HC為1000×10-6，CO2為14.1%、O2為2.65%。不難發(fā)現(xiàn)HC、O2的數(shù)值偏高，經(jīng)過(guò)分析數(shù)值偏高的原因是混合氣沒(méi)有完全燃燒，HC、O2隨著廢氣排出。測(cè)量燃油系統(tǒng)壓力，檢測(cè)結(jié)果正常。由此得知燃油系統(tǒng)正常，故障可能是點(diǎn)火系統(tǒng)不正常造成部分缸工作不好，重點(diǎn)檢查火系統(tǒng)各部件。分別拔掉各缸高壓線進(jìn)行逐缸斷火試驗(yàn)，將1、2、4缸斷火時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速明顯下降，而3缸斷火時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)明顯下降，推斷3缸火花塞可能損壞。拆卸火花塞，發(fā)現(xiàn)火花塞積炭嚴(yán)重，間隙過(guò)小。換上新的火花塞，重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，冷機(jī)起動(dòng)迅速、熱機(jī)工作穩(wěn)定、加速有力，恢復(fù)正常。再次測(cè)量尾氣，其中HC下降至160×10-6，O2為1.25%。本故障案例中由于火花弱，使 3缸的燃油量不能正常點(diǎn)燃，致使發(fā)動(dòng)機(jī)工作失常，氧傳感器把數(shù)據(jù)反饋給電腦，電腦認(rèn)為混合氣過(guò)稀，進(jìn)行加濃控制，造成尾氣超標(biāo)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車修理中七分診斷三分修理的觀念越來(lái)越重要。汽車故障診斷常常依靠故障診斷儀提供幫助，而有時(shí)候?qū)τ陔[形的故障不能夠快速找到故障點(diǎn)，在實(shí)際維修中使用尾氣分析儀，測(cè)量尾氣中 HC、CO、CO2、O2等含量，分析尾氣中各參數(shù)值的大小，可以快速地診斷出引起發(fā)動(dòng)機(jī)不正常燃燒的故障原因和部位，對(duì)于實(shí)際維修有著重要的指導(dǎo)意義。

[1] 陜西省機(jī)動(dòng)車輛檢測(cè)協(xié)會(huì).機(jī)動(dòng)車檢測(cè)技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社,北京交通大學(xué)出版社,2010.11.

[2] 黨寶英.汽車尾氣分析與發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的研究.現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息,2009（23）:334.

[3] 姚天國(guó),章燕,吳小紅等.從尾氣排放分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2014（4）:74.

[4] 陳美多.汽車尾氣與汽車故障的關(guān)系分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016（3）:117.

[5] 孫宜衷.尾氣分析在汽車檢測(cè)與故障診斷中的應(yīng)用[J].科技信息,2011（33）:141.